BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Bahan Penyusun Beton
2.4.4 Bahan Tambahan
2.4.4.4 Jenis Bahan Tambah Mineral
1. Kerak Tanur Tinggi (Ground Granulated Blast Furnace)
Blast furnace slag adalah kerak (slag), bahan sisa dari pengecoran besi (pig iron), dimana prosesnya memakai dapur (furnace) yang bahan bakarnya dari
udara yang ditiupkan (blast). Material penyusun slag adalah kapur, silika dan
alumina yang bereaksi pada temperatur 1600°C dan berbentuk cairan. Bila cairan ini didinginkan secara lambat maka akan terjadi kristal yang tak berguna sebagai campuran semen dan dapat dipakai sebagai pengganti agregat. Namun
membentuk granulated glass yang sangat reaktif, yang cocok untuk pembuatan
semen slag. Bijih dari blast furnace tersebut kemudian digiling hingga halus, dapat dipakai sebagai bahan pengganti semen pada pembuatan beton.
2. Uap Silika (Silica Fume)
Silica Fume adalah material pozzollan yang halus, dimana komposisi silika lebih banyak yang dihasilkan dari tanur tinggi atau sisa produksi silikon atau alloy besi silikon (dikenal sebagai gabungan antara microsilika dengan silika fume). Juga disebut siliks fume (SF), microsilika, silica fume dust, amorphous silica, dan
sebagainya. Namun silica fume yang dipakai untuk beton adalah yang
mengandung lebih dari 75% silikon. Secara umum, silica fume mengandung SiO2 86-96%, ukuran butir rata-rata 0,1-0,2 micrometer, dan strukturnya amorphous (bersifat reaktif dan tidak terkristalisasi). Ukuran silica fume ini lebih halus dari
pada asap rokok. Silica fume berbentuk seperti fly ash tetapi ukuran nya lebih
kecil sekitar seratus kali lipatnya. silica fume bisa didapat dalam bentuk bubuk ,
dipadatkan atau cairan yang dicampurkan dengan air 50%. Berat jenisnya sekitar
2,20 tetapi bulk density hanya 200-300 kg/m³. Specific suface area sangat besar,
yaitu 15-25 m²/g.
silica fume bisa dipakai sebagai pengganti sebagian semen, meskipun tidak ekonimis. Kedua sebagai bahan tambahan untuk memperbaiki sifat beton, baik beton segar maupun beton keras. Untuk beton normal dengan kadar semen di atas 250 kg/m³, kebutuhan air bertambah dengan ditambahnya silica fume. Campuran
lebih kohesif. Pada slump yang sama, lebih banyak energi dibutuhkan untuk
43
mencegah retak susut plastis, khususnya pada cuaca panas dan berangin. silica
fume biasanya dipakai bersama super plasticizer.
Beton dari silica fume memperlihatkan kekuatan awal yang rendah.
Namun perawatan temperatur tinggi memberi pengaruh percepatan yang besar. Potensi kekuatan adalah 3 sampai 5 kali dari semen portland per unit massa sehingga untuk kekuatan yang sama, umur 28 hari memberikan faktor air semen yang lebih besar. Panas hidrasi juga 2 kali lebih besar, namun karena potensi kekuatan tinggi, evolusi panas total bisa lebih rendah bila kadar semen dikurangi. Jadi beton dengan kekuatan tinggi (diatas 100 Mpa) dapat dihasilkan. Sifat mekanis lainnya seperti kuat tarik dan lentur dan modulus elastisitas berkaitan dengan kuat tekan seperti halnya beton dari semen portland.
3. Abu Terbang (Fly Ash)
Abu terbang didefinisikan sebagai butiran halus hasil residu pembakaran
batu bara atau bubuk batu bara. Fly ash atau abu terbang di kenal di Inggris
sebagai serbuk abu pembakaran. Abu terbang sendiri tidak memiliki kemampuan mengikat seperti halnya semen. Tetapi dengan kehadiran air dan ukuran partikelnya yang halus, oksida silika yang dikandung oleh abu terbang akan bereaksi secara kimia dengan kalsium hidroksida yang terbentuk dari proses hidrasi semen dan menghasilkan zat yang memiliki kemampuan mengikat. Di
karenakan fly ash merupakan bahan pozzolanic yang mampu bereaksi secara
kimia dengan kapur bebas.
2.4.4.5 Jenis Bahan Tambah Lainnya
Saat ini mulai dilakukan pengujian penambahan maupun pengganti material-material tertentu guna mencapai hasil ataupun mengetahui pengaruh dari penggunaan material tersebut. Bahan tersebut ditambahkan ke dalam campuran beton dengan berbagai tujuan, antara lain untuk mengurangi pemakaian semen, agregat halus maupun agregat kasar. Cara pemakaiannya pun berbeda-beda, sebagai bahan pengganti sebagian agregat atau sebagai tambahan pada campuran untuk mengurangi pemakaian agregat.
1. Abu Kulit Gabah (Rice Husk Ash)
Kulit gabah dari penggilingan padi dapat digunakan sebagi bahan bakar dalam proses produksi. Kulit gabah terdiri dari 75% bahan mudah terbakar dan 25% berat akan berubah menjadi abu. Abu ini dikenal dengan dengan Rice Husk Ash (RHA) yang mempunyai kandungan silika reaktif sekitar 85 – 90%.
Untuk membuat abu kulit gabah menjadi silika reaktif yang dapat digunakan sebagai material pozzolan dalam beton maka diperlukan kontrol pembakaran yang baik. Temperatur pembakaran tidak boleh melebihi 800°C sehingga dapat dihasilkan RHA yang terdiri dari silika yang tidak terkristalisasi. Jika kulit gabah ini terbakar hingga suhu lebih dari 850°C maka akan menghasilkan abu yang sudah terkristalisasi menjadi arang dan tidak reaktif lagi sehingga tidak mempunyai sifat pozzolan. RHA kemudian dapat digiling untuk mendapatkan ukuran butiran yang halus. RHA sebagai bahan tambahan dapat digunakan dengan mencampurkannya pada semen atau hanya memakai air kapur
45
2. Limbah Karet
Cacahan karet ban merupakan salah satu bahan tambah ataupun pengganti pada agregat yang akhir-akhir ini mulai diteliti dampak penggunaannya terhadap campuran beton. Penggunaan cacahan karet ban ini dapat diperlakukan sebagai pengganti agregat kasar ataupun halus tergantung pada besar butiran cacahan karet yang digunakan.
Dampak tahap awal yang diharapkan dari penggunaan cacahan karet ban ini adalah didapatnya nilai perilaku mekanik beton yang setara ataupun mendekati dengan beton normal sehingga didapat penghematan agregat dalam campuran beton tersebut
3. Bahan serat
Selain limbah dan industri metal, bahan serat (fiber) dapat pula meningkatkan kinerja beton yang dikenal dengan beton berserat. Disini serat berfungsi sebagai tulangan mikro yang melindungi beton dari keretakan, meningkatkan kuat tarik dan lentur secara tak langsung. Serat juga meningkatkan kekuatan tekan dan daktilitas beton, meningkatkan kekedapan beton, serta meningkatkan daya tahan beton terhadap beban bertulang dan beban kejut. Sistem tulangan mikro yang terbuat dari serat-serat ini bekerja berdasarkan prinsip- prinsip mekanis, yaitu berdasarkan pada ikatan antara serat dan beton, bukan secara kimiawi. Oleh karenanya, material komposit beton berserat akan menjadi bahan yang tak mudah retak.
Proses kimiawi dalam beton tidak akan terpengaruh dengan adanya serat dan tidak akan merugikan proses pengerasan beton dalam jangka pendek maupun
panjang. Beberapa jenis bahan serat yang dapat dipergunakan dalam beton, antara lain serat alami, serat sintesis (polyproplene, polyester), nylon, serat baja, dan fiber glass.
Beberapa keunggulan beton berserat adalah meningkatkan kuat tarik dan lentur, meningkatkan daktilitas dan kemampuan menyerap energi saat berdeformasi, mengurangi retak akibat susut beton, meningkatkan ketahanan fatigue (beban berulang) dan meningkatkan ketahanan impact (beban tumbukan).
4. Abu Serabut Kelapa
Seiring dengan semakin meningkatnya pemakaian bahan-bahan tambah
(additive) untuk beton, maka teknologi sederhana ini dapat dijadikan sebagai
alternatif yang murah dan tepat guna. Pemanfaatan limbah untuk bahan konstruksi
disamping akan memberikan penyelesaian permasalahan terhadap lingkungan
juga akan meningkatkan mutu bahan konstruksi. Satu hal yang merupakan nilai
tambah, nilai guna limbah, serta menciptakan lapangan pekerjaan dan mengurangi dampak negatif. Pengolahan abu sabut kelapa sangat mudah. Cukup dibakar dengan panas tertentu hingga membantuk abu–abu lalu disaring hingga mendapatkan abu yang benar benar halus.
Hasil pemeriksaan komposisi kimia yang telah dilakukan disajikan dalam tabel 2.7. Penggunaan abu serabut kelapa ini dalam campuran beton didasarkan
atas sifat pozolanik yang terkandung dalam abu serabut kelapa, yaitu mampu
bereaksi dengan kalsium hidroksida dan air untuk membentuk suatu bahan yang
47
lainnya, abu terbang dapat digunakan sebagai bahan campuran semen untuk menghasilkan beton.
Tabel 2.7 Kandungan senyawa abu serabut kelapa (Alexander, 2003) dan semen Unsur Persentase ASK Semen SiO2 42,98 21,03 Al2O3 2,26 6,16 Fe2O3 1,66 2,58
Dari tabel diatas dapat disimpulkan bahwa, abu serabut kelapa memiliki beberapa senyawa yang sama dengan yang terdapat pada semen.
Gambar 2.11 Abu serabut kelapa
5. Limbah Pabrik Pengecoran Logam
Limbah pabrik pengecoran logam berasal dari cetakan logam yang dibongkar setelah logam siap diproduksi. Cetakan logam ini dibuat dengan
campuran pasir silica dan pasir lingga yang diberikan phenolic resin dan bahan
kimia lainnya sehingga mengeras. Setelah mengeras cetakan tersebut dimanfaatkan sebagai cetakan pada cairan logam yang panasnya mencapai
1300°C. Kemudian cairan logam dituang kedalam cetakan itu sehingga terjadi
pemanasan hingga 1300°C. Setelah itu cetakan didinginkan selama kurang lebih 2 hari pada suhu standar. Kemudian cetakan tersebut dibongkar dengan sebuah sistem pengolahan yang disebut sand reclaimer. Dimana pasir dipisah dari logam (barang jadi). Ketika cetakan pasir dibongkar dengan getaran (shake out). Abu yang timbul dari proses pembongkaran akan dihisap oleh dust collector. Limbah pabrik pengecoran logam ini memiliki kandungan silica (SiO2), ferrit (Fe2O3), magnesia (MgO) dan kapur (CaO). Beberapa kandungan dalam limbah pabrik pengecoran logam membuatnya dapat dimanfaatkan dalam campuran beton. Selain itu limbah pabrik pengecoran logam ini mengandung fenol sehingga
termasuk limbah B3. Fenol itu berasal dari penggunaan phenolic resin untuk
proses pengerasan pada cetakan logam. Phenolic resin merupakan perekat khusus (lem) yang dibutuhkan oleh industri berat seperti industri ban mobil, industri elektronik, dan industri baja. Produk phenolic resin ini dibagi 3 jenis, yaitu flake
(berupa kepingan), powder dan liquid. Mengingat phenolic resin merupakan
bahan baku yang paling penting dan memiliki sifat higroskopis dan beracun, maka phenolic resin diklasifikasikan sebagai Bahan Beracun dan Berbahaya (B3). Berdasarkan Peraturan Pemerintah Nomor 85 tahun 1999 tentang pengelolaan limbah B3 disebutkan bahwa phenol termasuk limbah dari sumber yang spesifik (kode limbah D204) dan limbah yang bersifat kronis (kode limbah D5362). Kita dapat memanfaatkan limbah B3 tersebut sesuai dengan Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 02 tahun 2008 tentang pemanfaatan limbah bahan berbahaya dan beracun pada pasal 1 ayat 7 (Recycle adalah mendaur ulang komponen-komponen yang bermanfaat melalui proses tambahan kimia, fisika,
49
produk yang berbeda). Jadi selain dapat menghasilkan beton dengan mutu lebih tinggi, kita juga dapat menjaga lingkungan kita dari limbah B3 tersebut dengan cara memanfaatkannya.
.
Gambar 2.12 Limbah Pabrik Pengecoran Logam Tabel 2.8 Kandungan limbah pabrik pengecoran logam
Parameter Hasil Satuan Metode
SiO2 96 % Gravimetri
CaO 0,0813 % Titrimetri
MgO 0,0463 % Titrimetri
Fe2O3 0,0369 % Spektrofotometri
(Sumber : Laboratorium Kimia Analitik Fakultas MIPA USU)
Gambar 2.13 Pasir silica Gambar 2.14 Bahan tambah lainnya
Gambar 2.15 Cetakan kayu
Gambar 2.16 Cetakan pasir setelah dilepas dari cetakan kayu dan di coating
51
Gambar 2.19 Diagram alir limbah pabrik pengecoran logam Pasir silica + Phenolic Resin + bahan tambah lainnya
Pasir mengeras (Cetakan)
Cairan logam 1300°C dituang ke dalam cetakan
Didinginkan selama 2 hari pada suhu standar
Cetakan dibongkar dengan getaran
Abu yang timbul dihisap oleh dust collector